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【6h】

EDI与配位反应耦合选择性分离重金属离子

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 重金属概述

1.2.1 重金属来源

1.2.2 重金属危害

1.3 主要的重金属处理方法

1.3.1 化学沉淀法

1.3.2 电解法

1.3.3 萃取法

1.3.4 吸附法

1.3.5 离子交换法

1.3.6 膜分离

1.3.7 生物处理法

1.4 电去离子技术概述

1.4.1 电去离子过程的原理

1.4.2 电去离子的研究进展

1.4.3 电去离子在工业中的应用

1.4.4 电去离子处理重金属离子的进展

1.5 课题的研究目的

第二章 实验装置与方法

2.1 实验流程与实验装置

2.1.1 试验流程

2.1.2 EDI膜堆结构

2.2 实验材料与仪器

2.2.1 离子交换膜

2.2.2 离子交换树脂

2.2.3 实验仪器

2.2.4 化学试剂

2.3 实验方法和原理

2.3.1 铜镍离子的测定

2.3.2 试剂配制

2.4 铜离子的标准曲线

2.4.1 不加络合剂的铜离子标准曲线

2.4.2 含EDTA的铜离子标准曲线

2.4.3 含柠檬酸钠的铜离子标准曲线

2.4.4 含HEDTA的铜离子标准曲线

2.4.5 含酒石酸钾钠的铜离子标准曲线

2.4.6 含DTPA的铜离子标准曲线

2.5 镍离子的标准曲线

2.5.1 不加络合剂的镍离子标准曲线

2.5.2 含EDTA的镍离子标准曲线

2.5.3 含柠檬酸钠的镍离子标准曲线

2.5.4 含HEDTA的镍离子标准曲线

2.5.5 含酒石酸钾钠的镍离子标准曲线

2.5.6 含DTPA的镍离子标准曲线

第三章 EDI选择性分离分离铜镍离子的优化过程

3.1 引言

3.2 实验内容

3.2.1 原水中无络合剂添加时的实验内容

3.2.2 原水中加入络合剂EDTA时的实验内容

3.3 原水中无络合剂添加时的结果讨论

3.3.1 原水流量对铜镍离子分离效果的影响

3.3.2 原水浓度对铜镍离子分离效果的影响

3.3.3 操作电流对铜镍离子分离效果的影响

3.4 原水中加入EDTA时结果讨论

3.4.1 原水流量对铜镍离子分离的影响

3.4.2 原水浓度对铜镍离子分离的影响

3.4.3 操作电流对铜镍离子分离的影响

3.5 本章小结

第四章 不同配位化合物对EDI选择性分离铜镍离子的影响

4.1 前言

4.2 实验内容

4.3 结果讨论

4.3.1 含EDTA原水中不同离子浓度比对铜镍离子分离效果的影晌

4.3.2 含柠檬酸钠原水中不同离子浓度比对铜镍离子分离效果的影响

4.3.3 含HEDTA原水中不同离子浓度比对铜镍离子分离效果的影响

4.3.4 含酒石酸钾钠原水中不同离子浓度比对铜镍离子分离效果的影响

4.3.5 含DTPA原水中不同离子浓度比对铜镍离子分离效果的影响

4.4 本章小结

第五章 结论

参考文献

硕士学位期间发表的论文及成果

致谢

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摘要

随着科技的发展,工业化进程加快,环境污染问题也越来越严重,尤其以重金属污染问题最为严重。重金属离子在水环境中具有高溶解性,容易被动植物所吸收并且随着食物链放大,从而危害、影响到人类的健康。在环境和生产中,由于废水中存在混合重金属离子,且浓度含量较低,需要对重金属离子进行选择性分离以便回收。传统的水处理方法难以达到上述目的。因此,本论文建立了配位反应-电去离子耦合的分离过程,为开发一种新型的低浓度混合重金属废水处理技术提供理论和技术基础。
  论文首先考察无配位反应时EDI过程对低浓度Cu2+、Ni2+混合溶液的分离。为了选择电去离子过程中合适的运行条件,本文研究了在原水连续,浓水循环的EDI过程,对溶液中的低浓度Cu2+和Ni2+进行了选择性的分离应用。考察了工作电流、原水流量和原水浓度对富集倍数和分离比的影响。实验结果表明适当的提高电流和原水流量有利于低浓度铜镍溶液的选择性分离。通过对实验数据的分析,膜堆在流量为60mL/min,电流为190mA的条件下运行铜离子富集倍数达到了119.31,分离比可达7.99。在此基础上,论文考察了分离低浓度Cu2+、Ni2+混合液的EDTA配位反应-EDI耦合过程。加入EDTA时,处理相同质量浓度的铜镍原水,在流量为60mL/min,电流为190mA的条件下运行铜离子富集倍数达到了159.31,分离比可达11.47。同时结果也表明,在络合剂存在的条件下,EDI选择性分离铜镍离子有更好的效果。
  论文进一步考察EDTA、柠檬酸钠、HEDTA、酒石酸钾钠和DTPA等不同配位剂对耦合过程分离选择性的影响。在工作电流为190mA,原水流量为60mL/min的条件下,处理对不同浓度比的原水溶液。EDI在EDTA存在的条件下,处理原水中Cu2+、Ni2+质量浓度比为1∶2的混合液,可将Cu2+富集228.90倍,分离比达到41.58。结果表明,EDTA配位反应-电去离子耦合过程是一种很有前途的方法。

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